JP5059699B2

JP5059699B2 - 被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法

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Publication number: JP5059699B2
Application number: JP2008167086A
Authority: JP
Inventors: 宏太郎平野; 博文垣内; 義幸大森
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: JP2010008192A

Description

この発明は、三次元形状測定機等の測定機にてレンズ等の被測定物の表裏面の相対的な位置関係に基づいて、表裏面の偏心及び傾きを求めるための被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法に関する。

従来より、レンズの表裏面の偏心や傾きを求める方法として、例えば次のようなものが知られている。下記特許文献１に開示されている測定方法は、表面側及び裏面側から測定可能な被測定物保持治具を用いてレンズの三次元形状データと３つの基準球の中心点座標を測定し、基準球の中心点座標を基準にレンズの表裏面の三次元形状データを合成し、レンズ表裏面合成データからレンズの表面と裏面との間の偏心及び傾きを算出するとされている。

特開２００６−７８３９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている測定方法では、３つの基準球を三次元測定して各中心点座標を得た後に、これらの中心点座標を基準にしてレンズ表裏面の三次元測定データを位置合わせし、レンズ表裏面の頂点の偏心及び傾きを測定するため、特に基準の三次元測定に時間がかかり、全体として三次元測定に時間がかかってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことができる被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る被測定物形状測定治具は、第１面及びこれに対向する第２面を有する板状体と、前記第１面及び前記第２面のそれぞれにおいてその表面が外部に露出するように前記板状体に固定された２つの基準球と、互いに平行な第１平面及び第２平面を有すると共に前記第１面及び前記第２面において前記第１平面及び前記第２平面が外部に露出するように前記板状体に固定された基準平面と、前記板状体を貫通するように形成された孔部を有し被測定物の表面及び裏面がそれぞれ前記第１面及び第２面において露出するように前記孔部において前記被測定物を保持する被測定物保持部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る被測定物形状測定治具は、上記のように構成することにより、２つの基準球と基準平面の三次元形状測定により被測定物の基準面（参照面）を得ることができるので、被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことが可能となる。

なお、前記被測定物形状測定治具は、前記板状体を前記第１面と前記第２面が反転可能なように回動自在に支持する支持軸部を更に備えることができる。

また、本発明に係る三次元形状測定方法は、第１面及びこれに対向する第２面を有すると共に、２つの基準球、及び互いに平行な２平面を有する基準平面を固定的に保持する板状体からなる被測定物形状測定治具において、前記基準球、前記基準平面及び少なくとも一つの被測定物を、前記第１面及び前記第２面のそれぞれにおいてそれらの表面が露出する状態で保持する工程と、前記２つの基準球の三次元形状をそれぞれ測定して各基準球の中心点座標を算出する工程と、前記基準平面の三次元形状を測定して、前記基準平面のＸ軸回りの傾き及びＹ軸回りの傾きを算出する工程と、前記被測定物の一方の面の三次元形状を測定して測定データを得る工程と、前記基準平面の三次元形状の測定結果に基づいて、前記基準平面が水平となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し座標変換を行う工程と、前記２つの基準球の前記中心点座標を結ぶ線がＹ軸と平行となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸の回りに座標変換を行う工程とを、前記被測定物の表面、及び裏面のそれぞれについて実行すると共に、前記被測定物の表面に関し得られた測定データと前記被測定物の裏面に関し得られた測定データとに基づき、前記表面と前記裏面との間の相対位置データを算出する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、２つの基準球と基準平面とを備える被測定物形状測定治具の基準球及び基準平面の測定結果を用いて被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことができる。
また、異なる工程で取得した三次元形状測定データを基準球及び基準平面の測定結果を用いて座標変換により位置合わせし、一つの工程で測定した三次元形状データとして解析することができる。
さらに、基準平面に設けられた面を利用することで、基準球のみによる被測定物の表裏面の位置合わせに比べて精度を高め、表裏面の偏心及び傾きの測定を高速に行うことができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係る被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具の全体構成を示す斜視図、なお、以下に示す実施形態においては、被測定物としては、例えば樹脂成形によって製造されるレンズを例に挙げて説明し、このレンズの表裏面の偏心及び傾きを求めるために、本発明に係る三次元形状測定方法を適用したものを例にして説明する。

図１に示すように、被測定物形状測定治具（以下、「測定治具」と呼ぶ。）１０は、表裏両面にＸ−Ｙ平面が形成された鋼、ステンレス、アルミニウム、真鍮などの材料を矩形状に成形した板状体１１からなり、少なくとも一つの被測定物としてのレンズ２０をこの板状体１１の表裏両面からレンズ２０の表裏面が露出する状態で保持するものである。そして、この測定治具１０は、レンズ２０の表裏面のいずれ側からでもレンズ２０の三次元形状測定などによる偏心や傾きを測定可能に構成されている。

また、測定治具１０は、セラミックスや超硬合金などの材料を略真球に加工してなる２つの基準球２０Ａ，２０Ｂと、セラミックスやガラスなどの材料からなるオプチカルパラレルや、鋼あるいはセラミックスなどの材料からなるゲージブロックなどの平行な２面を有する基準平面３０とを板状体１１上に固定して保持している。

この測定治具１０は、具体的には、例えばレンズ２０を板状体１１の中心部にてその表裏面が露出する状態で保持する被測定物保持部１２と、２つの基準球２０Ａ，２０Ｂが板状体１１の一方の端部側にて、板状体１１の表裏両面からそれぞれの表面が露出する状態で接着などにより取り付けられた基準球搭載部１３と、基準平面３０が板状体１１の基準球搭載部１３が設けられた端部と被測定物保持部１２を介して反対側の他方の端部側にて、板状体１１の表裏両面からそれぞれ平面を露出する状態で接着などにより取り付けられた基準平面搭載部１４と、板状体１１をその表裏両面に図１中矢印Ｒで示す方向に回動自在に支持する支持軸部１５とを備えて構成されている。被測定物保持部１２は、被測定物を保持した際、被測定物の表面及び裏面が露出されるよう、図示しない孔部を有している。

図２は、このように構成された測定治具１０を備えた三次元形状測定装置全体の例を示す斜視図である。三次元形状測定装置は、例えば非接触型の三次元測定機１と、この三次元測定機１を駆動制御すると共に必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２とから構成されている。

三次元測定機１は、例えば次のように構成されている。すなわち、架台３上には、測定治具１０を回動自在に保持する測定テーブル４が装着されており、この測定テーブル４は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動される。架台３の両側縁部中央部には上方に延びる支持アーム５，６が固定されており、この支持アーム５，６の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド７が固定されている。このＸ軸ガイド７には、撮像ユニット８が支持されている。撮像ユニット８は、図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド７に沿って駆動する。

撮像ユニット８の内部は、次のように構成されている。すなわち、Ｘ軸ガイド７に沿って移動可能に図示しないスライダが設けられ、このスライダに一体にＺ軸ガイド（図示せず）が固定されている。このＺ軸ガイドには、図示しない支持板がＺ軸方向に摺動自在に設けられ、この支持板に画像測定用の撮像手段であるＣＣＤカメラ３１と、非接触式変位計であるレーザプローブ３２とが併設されている。これにより、ＣＣＤカメラ３１とレーザプローブ３２とは、一定の位置関係を保ってＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に同時に移動できるようになっている。

図３に示すように、ＣＣＤカメラ３１には、撮像範囲を照明するための照明装置３３が付加されている。レーザプローブ３２の近傍位置には、レーザプローブ３２のレーザビームによる測定位置を確認するために、測定位置の周辺を撮像するＣＣＤカメラ３４と、レーザプローブ３２の測定位置を照明するための照明装置３５とが設けられている。レーザプローブ３２は、撮像ユニット８の移動の際にレーザプローブ３２を退避するための上下動機構３６と、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるための回転機構３７とにより支持されている。

レーザプローブ３２は、半導体レーザ５１と、この半導体レーザ５１から放射される光の光量を制限する光量制御部５１ａとを備えている。半導体レーザ５１から放射された光は、図示しないビームスプリッタ、１／４波長板、及び対物レンズを介して測定治具１０の測定部に光スポットを形成する。測定治具１０から反射された光は、１／４波長板を介しビームスプリッタで反射され、コノスコープ部（図示せず）を通過し、ＣＣＤカメラのＣＣＤ素子上において干渉縞を形成する。

コノスコープ部は、入射側の偏光子と、出射側の検格子と、それらの間に挟まれた複屈折結晶とからなる。すなわち、入射した光は、偏光子において偏光されて、複屈折結晶において、偏光方向に直交した２つの波面に分割されると共に２つの偏光光間で位相差を生じさせ、２つの偏光成分の間に９０°の位相シフトが導かれる。その後、検格子を介して再び重ね合わせることにより、同心円状の干渉縞が生じる。

このとき、生成される干渉縞の周期には、物体の高さ（散乱角）により決定されるので、この干渉縞を周波数解析することにより、被測定対象の光軸方向の変位を検出することができる。このように、レーザプローブ３２の出力には、高さ情報が含まれているので、走査面における断面形状、表面性状等の情報を得ることができるという利点がある。

三次元測定機１において、画像測定用のＣＣＤカメラ３１及びレーザプローブ３２の測定位置確認用のＣＣＤカメラ３４で測定治具１０を撮像して得られた画像信号は、コンピュータ２１に供給される。この２種類の画像は、後述する選択回路Ｓｃによっていずれかが選択されてＣＲＴディスプレイ２５上に表示される。ＣＣＤカメラ３１，３４の撮像に必要な照明光は、コンピュータ２１の制御に基づき、照明制御部７４，７５が照明装置３３，３５をそれぞれ制御することにより与えられる。

レーザプローブ３２から得られた変位量の信号は、Ａ／Ｄ変換器７６を介して第２メモリ８３に一時的に格納され、コンピュータ２１に供給される。そして、これらを含む撮像ユニット８が、コンピュータ２１の制御に基づいて動作するＸＹＺ軸駆動部７７によってＸＹＺ軸方向に駆動される。撮像ユニット８のＸＹＺ軸方向の位置は、ＸＹＺ軸エンコーダ７８によって検出され、コンピュータ２１に供給される。また、レーザプローブ３２中の半導体レーザ５１から放射されるレーザ光の光量を制御する光量制御部５１ａは、ＣＰＵ８１からの制御信号に基づき制御を実行する。

一方、コンピュータ２１は、制御の中心をなすＣＰＵ８１と、このＣＰＵ８１に接続される第１メモリ８２と、第２メモリ８３と、プログラム記憶部８４と、ワークメモリ８５と、インタフェース８６，８７，８９と、第１メモリ８２に記憶された多値画像データ又はＣＣＤカメラ３４から供給される画像信号を選択する選択回路Ｓｃと、選択回路Ｓｃで選択された多値画像データをＣＲＴディスプレイ２５に表示するための表示制御部８８とにより構成されている。

ＣＰＵ８１は、画像測定モードとレーザ測定モードとで選択回路Ｓｃを切り換える。第１メモリ８２に格納された多値画像データによる画像、又はＣＣＤカメラ３４から供給された画像信号による画像は、表示制御部８８の表示制御動作によってＣＲＴディスプレイ２５に表示される。

一方、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース８６を介してＣＰＵ８１に入力される。また、ＣＰＵ８１には、レーザプローブ３２で検出された変位量やＸＹＺ軸エンコーダ７８からのＸＹＺ座標情報等が取り込まれる。

ＣＰＵ８１は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部８４に格納されたプログラム及びテーブル８４ｔに基づいて、ＸＹＺ軸駆動部７７によるステージ移動、測定治具１０のレンズ２０等の画像の解析、測定値の演算処理及び半導体レーザ５１の出力レーザ光量の制御処理等の各種の処理を実行する。また、ＣＰＵ８１は、測定テーブル４に設けられた図示しない測定治具１０の回動機構を制御して、測定治具１０を支持軸部１５を中心に回動させる。

ワークメモリ８５は、ＣＰＵ８１の各種処理のための作業領域を提供する。測定値は、インタフェース８７を介してプリンタ２６に出力される。また、インタフェース８９は、外部の図示しないＣＡＤシステム等により提供されるレンズ２０等のＣＡＤデータを、所定の形式に変換してコンピュータシステム２に入力するためのものである。

図４及び図５は、本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具を用いた被測定物の三次元形状測定処理手順の例を示すフローチャートである。レンズ２０をセットした上記の測定治具１０を三次元測定機１に取り付け、レンズ２０の三次元形状を測定する処理の例について説明する。なお、説明の便宜上、レンズ２０の凹面側をＲ１面側とし、凸面側をＲ２面側として説明する。図４に示すように、まず、測定治具１０の被測定物保持部１２の孔部にレンズ２０を取り付けて固定する（ステップＳ１００）。

そして、測定治具１０に取り付けられたレンズ２０のＲ１面側が上になっているか否かを判断し（ステップＳ１０１）、上になっていると判断した場合（ステップＳ１０１のＹ）は、ステップＳ１０２に進み、レンズ２０のＲ１面側を上に位置させたまま測定治具１０を三次元測定機１の測定テーブル４上に配置する（ステップＳ１０２）。

一方、上になっていないと判断した場合（ステップＳ１０１のＮ）は、ステップＳ１１２に進み、レンズ２０のＲ２面側を上に位置させたまま測定治具１０を三次元測定機１の測定テーブル４上に配置する（ステップＳ１１２）。ここでは、このステップＳ１１２以降の処理については後述する。

レンズ２０のＲ１面側を上に位置させて配置した場合、次に、測定治具１０の基準球搭載部１３に取り付けられた２つの基準球２０Ａ，２０Ｂを三次元形状測定して、各基準球２０Ａ，２０Ｂの三次元形状測定データである基準球測定データを取得し、この基準球測定データをコンピュータ２１に備えられた第１メモリ８２等に記録して保存する（ステップＳ１０３）。

そして、得られた基準球測定データを用いて、コンピュータ２１のＣＰＵ８１による演算処理にて、図６に示すように、各基準球２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの中心点の座標Ｏ１，Ｏ２を算出し（ステップＳ１０４）、基準球２０Ａ，２０Ｂの中心点座標算出結果を第１メモリ８２等に保存する。

次に、測定治具１０の基準平面搭載部１４に取り付けられた基準平面３０を三次元形状測定して、基準平面３０の三次元形状測定データである基準平面測定データを取得し、この基準平面測定データを第１メモリ８２等に記録して保存する（ステップＳ１０５）。

そして、得られた基準平面測定データを用いて、ＣＰＵ８１によって座標変換などの演算処理を行い、基準平面３０の測定機座標系１００におけるＸ軸回りの図中矢印α方向の傾きとＹ軸回りの図中矢印β方向の傾きを算出し（ステップＳ１０６）、基準平面の３０の傾き算出結果を第１メモリ８２等に保存する。

次に、測定治具１０の被測定物保持部１２に固定保持されたレンズ２０のＲ１面側を三次元形状測定して、レンズ２０のＲ１面の三次元形状測定データであるＲ１面側測定データを取得し、このＲ１面側測定データを第１メモリ８２等に保存する（ステップＳ１０７）。

そして、このＲ１面側測定データを用い、ＣＰＵ８１による演算処理で、レンズ２０のＲ１面側の頂点座標Ｐｒ１及び光軸Ｌ１の方向を算出し（ステップＳ１０８）、レンズ２０のＲ１面側算出結果を第１メモリ８２等に保存する。

ここで、上記ステップＳ１０６にて第１メモリ８２等に保存した基準平面３０の傾き算出結果（α方向及びβ方向の傾き）に基づいて、ＣＰＵ８１にて座標変換を行い、基準平面３０が水平になる方向に、すべての測定データ（基準球測定データ、基準平面測定データ、Ｒ１面側測定データ）を回転させる（ステップＳ１０９）。

測定データを回転させたら、上記ステップＳ１０４にて第１メモリ８２等に保存した基準球２０Ａ，２０Ｂの中心点座標算出結果を用いて、ＣＰＵ８１によって、これら基準球２０Ａ，２０Ｂの中心点座標Ｏ１，Ｏ２を結ぶ線分ＬＲ１が、測定機座標系１００のＹ軸と平行になるようにＺ軸回りのγ方向へ回転させる（ステップＳ１１０）。なお、ここでは、γ方向以外の方向へは回転させないこととする。

ここまでの処理が完了したら、レンズ２０のＲ２面側について、三次元形状測定が済んでいるか否かを判断し（ステップＳ１１１）、済んでいないと判断した場合（ステップＳ１１１のＮ）は、上記ステップＳ１１２に移行して、図７に示すように、レンズ２０のＲ２面側についても上記ステップＳ１０３〜ステップＳ１１０と同様に、ステップＳ１１３〜ステップＳ１２０を行って、各測定データ（基準球測定データ、基準平面測定データ、Ｒ２面側測定データ）や各算出結果（基準球２０Ａ，２０Ｂの中心点座標算出結果、基準平面３０の傾き算出結果、レンズ２０のＲ２面側算出結果（Ｒ２面側の頂点座標Ｐｒ２及び光軸Ｌ２の方向））を得るとともに、測定データ回転処理（ステップＳ１１９）とγ方向回転処理（Ｓ１２０）を行う。

こうして、レンズ２０のＲ２面側の各処理が完了したら、同様にレンズ２０のＲ１面側について、三次元形状測定が済んでいるか否かを判断し（ステップＳ１２１）、済んでいないと判断した場合（ステップＳ１２１のＮ）は、上記ステップＳ１０２に移行して、以降の処理を行う。

レンズ２０のＲ２面側及びレンズ２０のＲ１面側のいずれについても三次元形状測定が済んでいる場合（ステップＳ１１１のＹ、ステップＳ１２１のＹ）は、図５に示すように、ＣＰＵ８１によって座標変換を行い、例えばレンズ２０のＲ２面側測定データを測定機座標系１００のＹ軸回りのβ方向に１８０°回転させる（ステップＳ１２２）。

そして、レンズ２０のＲ１面側測定データとＲ２面側測定データとを、例えば基準球２０Ａの中心点座標Ｏ１が一致するように平行移動させ（ステップＳ１２３）、図８に示すように、レンズ２０のＲ１面を基準として、レンズ２０のＲ２面の偏心ｄ及び傾きθを求め（ステップＳ１２４）、本フローチャートによる一連の三次元形状測定処理を終了する。なお、上記ステップＳ１２４では、レンズ２０のＲ１面とＲ２面の２面の偏心ｄを求めたが、例えばこれら２面のレンズ２０の外径に対する偏心ｄを求めるようにしてもよい。

以上述べたように、上述した実施形態によれば、２つの基準球２０Ａ，２０Ｂと基準平面３０とを備える測定治具１０の基準球２０Ａ，２０Ｂ及び基準平面３０の各測定結果を用いて、レンズ２０の表裏面（Ｒ１面、Ｒ２面）の三次元測定を高精度かつ高速に行うことが可能となる。

また、レンズ２０のＲ１面側とＲ２面側の異なる工程でそれぞれ取得した三次元形状測定データを基準球２０Ａ，２０Ｂ及び基準平面３０の測定結果を用いて座標変換により位置合わせし、結果的に一つの工程でレンズ２０を測定した三次元形状データとして解析することが可能となる。

さらに、基準平面３０に設けられた面を利用することで、基準球２０Ａ，２０Ｂのみによるレンズ２０の表裏面の位置合わせに比べて精度を高め、表裏面の偏心ｄ及び傾きθの測定を高速に行うことが可能となる。

なお、以上説明した測定処理は、測定治具１０に１個のレンズ２０を保持した場合についてであるが、複数のレンズを保持した場合には、各レンズについて上記処理を行えばよく、基準球２０Ａ，２０Ｂ、基準平面３０及びレンズ２０に対する測定順序は任意に決定することができると共に、レンズ２０のＲ１面及びＲ２面の測定順序も任意に決定することができる。

また、本実施形態で説明した三次元形状測定方法は、あらかじめ用意されたプログラムを上述した三次元測定機１のみならず、輪郭形状測定機などを含む表面性状測定装置において実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、このコンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

以上の説明の通り本発明によれば、三次元形状測定によりレンズ等の表裏面で光軸が一致するように製造されるべき被測定物の偏心や傾きを測定するのに有用である。

本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具の全体構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具を備えた三次元形状測定装置全体の例を示す斜視図である。コンピュータシステムの内部構成の例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具を用いた被測定物の三次元形状測定処理手順の例を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具を用いた被測定物の三次元形状測定処理手順の例を示すフローチャートである。同被測定物のＲ１面側の測定状態を示す説明図である。同被測定物のＲ２面側の測定状態を示す説明図である。同被測定物のＲ１面を基準にした偏心と傾きを示す説明図である。

符号の説明

１三次元測定機
２コンピュータシステム
３架台
４測定テーブル
５，６支持アーム
７Ｘ軸ガイド
８撮像ユニット
１０被測定物形状測定治具（測定治具）
１１板状体
１２被測定物保持部
１３基準球搭載部
１４基準平面搭載部
１５支持軸部
２０レンズ
２０Ａ基準球
２０Ｂ基準球
２１コンピュータ
２２キーボード
２３ジョイスティック
２４マウス
２６プリンタ
３０基準平面
１００測定機座標系

Claims

第１面及びこれに対向する第２面を有する板状体と、
前記第１面及び前記第２面のそれぞれにおいてその表面が外部に露出するように前記板状体に固定された２つの基準球と、
互いに平行な第１平面及び第２平面を有すると共に前記第１面及び前記第２面において前記第１平面及び前記第２平面が外部に露出するように前記板状体に固定された基準平面と、
前記板状体を貫通するように形成された孔部を有し被測定物の表面及び裏面がそれぞれ前記第１面及び第２面において露出するように前記孔部において前記被測定物を保持する被測定物保持部と
を備えた
ことを特徴とする被測定物形状測定治具。
前記板状体を前記第１面と前記第２面が反転可能なように回動自在に支持する支持軸部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の被測定物形状測定治具。
第１面及びこれに対向する第２面を有すると共に、２つの基準球、及び互いに平行な２平面を有する基準平面を固定的に保持する板状体からなる被測定物形状測定治具において、前記基準球、前記基準平面及び少なくとも一つの被測定物を、前記第１面及び前記第２面のそれぞれにおいてそれらの表面が露出する状態で保持する工程と、
前記２つの基準球の三次元形状をそれぞれ測定して各基準球の中心点座標を算出する工程と、
前記基準平面を三次元形状測定して、前記基準平面のＸ軸回りの傾き及びＹ軸回りの傾きを算出する工程と、
前記被測定物の一方の面の三次元形状を測定して測定データを得る工程と、
前記基準平面の三次元形状の測定結果に基づいて、前記基準平面が水平となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し座標変換を行う工程と、
前記２つの基準球の前記中心点座標を結ぶ線がＹ軸と平行となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸の回りに座標変換を行う工程と
を、前記被測定物の表面、及び裏面のそれぞれについて実行すると共に、
前記被測定物の表面に関し得られた測定データと前記被測定物の裏面に関し得られた測定データとに基づき、前記表面と前記裏面との間の相対位置データを算出する工程と
を備えることを特徴とする三次元形状測定方法。